孙宝臣

（中铁资源北京技术咨询分公司，北京 100055）

1 破碎机的特点及工程简介

破碎机是建设矿山过程中非常重要的施工设备之一。虽然破碎设备对矿石的破碎方式不同，如挤压破碎、弯曲破碎、折断破碎、冲击破碎、劈裂破碎等，但究其本质而言都是通过对物料施加机械力的作用来实现对岩石的破碎。

1.1 破碎机的类型及特点

当前矿井破碎作业中所使用的破碎机类型有颚式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机和旋回式破碎机四种，不同的破碎机破碎效率不同。

（1）颚式破碎机，其破碎方式是挤压破碎，通过固定颚板和可动颚板对物料进行挤压和弯曲作用来达到破碎的目的，这样的破碎作业会让物料针片状颗粒含量变多，且破碎后的粒形并不好，针片状的含量非常高，但是因为该破碎机的操作简单，破碎板易更换，所以在矿井的岩石破碎作业中应用也较多[1]。

（2）锤式破碎机则是利用板锤的高速冲击和反击板的回弹作用让物料反复受力、最终破碎的破碎机设备。和颚式破碎机相比，它的破碎比更大、对转子的高速冲击能量运用更充分、排料粒度更加均匀、能耗非常低，可以说是比颚式破碎机更优秀的破碎作业设备。但因为是用板锤进行高速锤击，所以锤头的磨损非常快，这也决定了锤式破碎机在硬物料破碎上的局限性。此外锤式破碎机在破碎作业中会因为篦条引起堵塞，所以破碎湿度大或者含黏土的物料也不能使用锤式破碎机作业。

（3）反击式破碎机是利用冲击力来破碎物料，它适合在硬度松软，且边长不超过50cm的石料中进行作业。反击式破碎机的体积并不大，但生产率很高，出料石粉也少，是一种性价比较高的破碎设备。

（4）旋回破碎机则是一种新型的破碎机，它可以依靠更换偏心套来改变自身的岩石破碎处理能力，满足不同类型的破碎作业要求。研究的竖井矿山便是选用的旋回破碎机进行破碎作业。

1.2 工程概况

该工程是一座位于严寒地区的矿山，旋回破碎机则安装于该竖井的井下36m水平的破碎硐室之下。旋回破碎机上下都连接着硐室，上连接着破碎硐室，下则连接胶带给料硐室。该竖井的排矿口尺寸为1800mm。所使用的旋回破碎机粒度为P99＜250mm和P80＜195mm，功率为3000t/h，破碎圆锥行程为255mm，摆动次数120rpm。该矿井的岩石层石英含量较高，冲击强度低，可碎性指数比较低，且对破碎设备有较强的腐蚀性，所以在破碎作业中经常发生问题，需要经常停工对破碎机进行检修，工期已经出现较严重的滞后[2]。影响生产的同时，维修作业人员的安全控制难度较大。

2 施工中存在的问题

在使用旋回破碎机对井下进行矿石破碎的过程中，在排料粒度上出现了偏大的情况。从统计数据来看，粒度偏大是出现于矿石达到500万t时，此时的排料粒度会出现明显的偏大情况，粒度偏大程度和矿石数量呈正比例。越往后，破碎机的粒度偏大数量就越多，这使得破碎机的矿石破碎对下段工序产生了严重的影响。当前的旋回破碎机针衬板矿石处理量为500万t。当矿石达到和超过500万t时，溜井四周衬板就会发生磨穿和磨损，根据当前的磨损情况分析，如果该矿井保持满负荷生产，那么破碎机的衬板至少要按照一年3次的频率进行更换，并且每隔12d就必须更换一块，这无疑会加大资金投入，同时影响到整个矿井的矿石处理量，最终造成十分巨大的损失[3]。除了衬板在破碎过程中的磨损问题外，破碎机的连接螺栓也存在极大的问题。连接螺栓或者连接破碎机的上架体与中架体、中架体与下架体，在矿石的破碎过程中，破碎机的架体连接缝隙处出现了可见的振动，振动造成了破碎机的油膜和水膜被挤出，大齿轮和小齿轮的磨损情况被加剧。不仅如此，旋回破碎机的下架体地脚双头螺栓也出现了明显的晃动，下架体没法紧固，浇灌层裂开，振动不断发生，传动轴、偏心部、大齿轮的同轴度都受到影响，机器的部件寿命下降迅速，故障发生次数频繁，矿井的工期受到了严重影响。另外在使用限矩联轴器时，破碎机的操作者人员和检修人员发现自己无法顺利对破碎机进行切管，也没法往限矩联轴器中注油，而旋回破碎机也因为没有及时进行切管和注油，切管密封处发生了频繁的损坏，生产效率受到拖累。

综上，在该矿山工程的建设生产中，旋回破碎机的衬板、架体、限矩联轴器都出现了极大的问题，破碎机的磨损情况非常普遍，操作人员不得不频繁停止矿石破碎工作对旋回破碎机进行检修，整个矿井的工期和矿产量受到了严重的影响。

3 针对旋回破碎机施工问题的控制和解决方法

因为该竖井的岩石层可碎性指数并不是很高，在破碎中，旋回破碎机的衬板、架体和限矩联轴器都出现了极大的磨损，设备的维修和更换相当频繁，矿井的生产也受到了极大的拖累。为了解决这些问题，矿井的管理者必须针对当前破碎作业中存在的难点对设备的养护工序和作业方式进行调整，降低旋回破碎机的磨损程度，延长设备寿命，从而提高该矿山工程的矿石处理量。

3.1 衬板、排料粒度、排矿口的控制

要控制排料粒度，降低破碎机的衬板磨损，需要结合竖井的范围及衬板的结构进行修改。该竖井的矿口范围为1800～2000mm，而破碎作业中产生的最大排料粒度在280～320mm。在破碎作业初期，衬板未有损坏，排料粒度较小。当破碎作业到后期，即矿石超过500万t时，破碎机的衬板开始因为磨损问题发生损坏，排料口也开始迅速变大，排料口的变大也让粒度变大，由于粒度的变大，破碎作业中下段工序的进料要求开始无法得到满足。基于这些问题，首先需要对破碎机的定锥下衬板修改腔形，原用衬板的排料口需要进行缩小，缩小的数值大约保持在20mm，排矿口的尺寸为165mm，之所以这样修改是为了防止粒度过大的矿石将下段工序胶带直接砸穿，同时也有利于让半自磨台效得到提高。

衬板的使用寿命和排料粒度稳定息息相关，所以在衬板全周期内必须让排料粒度可以保持稳定，衬板的磨损需要依靠主轴位置上升来获得补偿。旋回破碎机的4层定锥衬板设计可以再加一层，改为5层设计。改动可以从下衬板和中下衬板入手，将其改成3层衬板设计，而动锥衬板则不需改动，继续维持原样，即整个衬板结构改成1套定锥衬板配套2套动锥衬板，以此降低其磨损，延长衬板的使用寿命。至于更换衬板本身，因为其采用的是高锰钢衬板，处理量维持在500万t，在不出现任何意外的情况下，需要每年更换3次，这显然对矿井的矿产量带来了负面影响。所以为了降低衬板的更换频率，同时延长衬板的使用寿命，建议将定锥衬板改为合金衬板，增强衬板整体的耐磨性和衬板强度。合金的使用寿命为锰钢的2.4倍，如果将当前的衬板材质由锰钢改为合金，那么乐观估计，衬板的更换频率会从原本的每年3次下降到每年2次甚至1次。而破碎机的齿轮壳护板也需要增加料槽，同时取消护板圆孔，这样一来，衬板的处理量也可以得到一定的增加。

3.2 架体的调整

旋回破碎机的架体问题主要出现在架体紧固螺栓上，因为螺栓问题，架体的缝隙处在破碎作业中出现了振动，并造成破碎机的油膜和水膜被挤出，大小齿轮磨损加剧。所以为了减少振动问题，破碎机的架体需要使用双头螺栓。在对上架体与中架体，中架体与下架体进行连接时，工作人员要使用液压扳手将螺母按额定扭矩的1/3扭矩（16000/3=5333N·m）拧紧，架体每只螺栓的使用螺母也需要限定在一个，拧紧工序需要重复3次。确定螺母确实扭紧之后，再将第二个锁紧螺母按照额定扭矩的1/3扭矩拧紧。螺栓扭紧顺序要对称进行，在完成对架体全部的螺栓扭紧工序之后，工作人员要对其进行润滑油涂抹，同时制作好螺栓罩，防止空气中的灰尘附在螺栓上，造成螺栓生锈，降低其使用寿命。在破碎作业中，如果架体的连接缝隙处振动或者晃动过大，那么需要立刻停机，振动过大意味着油膜和水膜有概率被挤出，对架体的磨损情况非常不利，此时工作人员需要对架体的螺栓进行紧固。每次破碎作业完成后，工作人员都需要检查架体的螺栓松动情况，查看连接面是否有水膜和油膜。破碎机遭遇的另外一个作业问题是下架体的灌浆层开裂，当灌浆层开裂时，下架体会在过大块和铁件时发生轻晃动，而上方除尘用水如果在此时从架体上流下，就会渗入下架体与灌浆层结合缝处，对其形成长期的侵蚀作用，久而久之就会造成架体和灌浆层分裂开来。因此在灌浆层开裂时，工作人员需要停止灌注除尘用水，避免加剧下架体和灌浆层的分裂。

3.3 安全联轴器的控制

由于限矩联轴器问题，工作人员无法顺利对破碎机进行切管，同时也无法注油。为了解决这些问题，管理人员需要结合限矩联轴器的液压扭矩设置系统，以调整液压的方式将其设置为所需水平。当限矩联轴器进行3次释放后，限矩联轴器的专用润滑油就要更换1次，而释放10次之后就需要展开彻底的清洁工作。需要注意的是，每当破碎机的限矩联轴器释放压力后，传动轴系必须马上停止，不然便会因为过热造成联轴器损坏。对于限矩联轴器的扭矩限制，也需要基于切管更换的考虑进行重设，原本覆盖在切管上的保护装置要移除掉，破损切管也需要丢弃。对于无法注油这一现象，其产生的原因是因为联轴器没法加压，润滑油进入不了压力室所致。所以为了方便注油，压力油油口处的保护塞可以移除，然后换接上泵快速接口，挨着压力油油口的切管可也以旋松半圈方便注油。

4 结束语

由于该矿山工程地处严寒地区，潮湿、寒冷、灰尘大等问题会对旋回破碎机的井下破碎作业造成很大影响，实际工作中，旋回破碎机也出现了磨损过度，使用寿命短等问题。要想让旋回破碎机保持高使用性和可靠性，就需要对破碎作业中的衬板磨损、架体振动、无法切管注油等问题进行有效处理，如果置之不理，就会影响到矿井工程的矿产量，并最终造成经济损失。在该案例中，已经针对破碎作业中存在的种种问题进行了分析，对产生原因、实际影响及控制办法提出了解决策略，谨望通过该案例研究，为矿山的破碎作业提高一定的帮助。